[发明专利]有机含能芯片及其采用硅片为衬底制备的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备技术，特别是一种有机含能芯片及其采用硅片为衬底制备的方法。

背景技术

半导体桥火工品作为钝感点火起爆系统的代表，它的出现有效解决了火工品低发火能量和高安全之间的矛盾。然而半导体桥特别是微型半导体桥的点火输出能量不足难以满足某些特殊条件下的点火需求，从而使得点火可靠性的问题日趋显著。为了克服半导体桥点火输出能量不足的问题，许多研究者将含能材料集成到芯片上，用于提高火工器件的输出能量，集成式火工品应运而生。由于微/纳米含能材料具有三维尺度小、能量转化效率高、释放速率快且高度可调等优点，而成为集成式火工品用含能材料的研究热点。

在芯片表面进行功能化修饰是近年来刚兴起的一项重要研究课题，并且已经被不断的拓展与深化。与其它衬底材料(如碳、玻璃、金、TiO₂)相比,硅片不仅便宜容易获得，而且通过简单的化学手段就可以改变其尺寸、结构及表面性能，与微电子机械、半导体及生物系统有很好的兼容性，因此在军工、电子行业及生物和医学领域有着很广泛的应用前景,硝基化合物2,6-二硝基-1,4-二酚制备方法简单，经过二溴乙烷与三硝基苯酚连接形成多硝基化合物，其爆炸性有利于提高半导体桥点火输出能量。

国内外的研究工作者研究的在芯片表面进行功能化修饰的方法主要包括：磁控溅射法、电化学法、光致聚合法、光刻法、湿化学法等。例如：

文献1(Peng Zhu,et.al.Characterization of Al/CuO nanoenergetic multilayer films integrated with semiconductor bridge for initiator applications.J.Appl.Phys.2013,113(18):184505-184505-5)采用磁控溅射法将Al/CuO纳米含能薄膜沉积到芯片上，SEM、点火实验表明该纳米含能薄膜呈层状结构且Al和CuO之间的反应热可高达2181J/g，该高能量有助于在点火时产生局部高温和强烈的冲击波，从而提高芯片的点火输出能量。

文献2(Peng Zhu,et.al.Energetic semiconductor bridge device incorporating Al/MoOx multilayer nanofilms and negative temperature coefficient thermistor chip.J.Appl.Phys.2014,115(19):194502-194502-5)同样采用磁控溅射法将Al/MoOx多层纳米铝热薄膜沉积到芯片上，测试表明Al和MoO₃之间的反应放热量可高达4.7KJ/g,这使芯片拥有了更高的点火输出能量。此外，实验装置中还加入了负温度系数热敏电阻(NTC),因此SCB-Al/MoOx-NTC实验器件在EMI及ESD等复杂的电磁环境下有了高的发火可靠性。

文献3(Rui Guo,et.al.A micro initiator realized by integrating KNO3@CNTs nanoenergetic materials with a Cu microbridge.CHEM ENG J 2012,211-212:31-36)首先采用湿化学法制备出KNO3@CNTs纳米含能材料，随后借助电泳沉积法将含能材料沉积到含有Cu导电层的芯片上。电爆性能测试实验表明，在100v的充电电压和100μf储能电容条件下，该微型起爆器件的爆炸温度高达7000K,这种高能量的特性使其在民用和军事领域有着广阔的应用前景。

文献4(Benjamin S.Flavel,et.al.A simple approach to patterned protein immobilization on silicon via electrografting from diazonium salt solutions.ACS Appl.Mater.Interfaces 2010,4(2):1184-1190)采用光刻法和电化学嫁接法将重氮盐嫁接到硅片表面，该方法的特点是在电化学嫁接之前，不一定要去除硅片表面的氧化层，而且该方法可在硅片表面进行大面积修饰。